Сшитый серусодержащий сополимер в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля Советский патент 1992 года по МПК C08G75/22 G01N31/22 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к новому веществу - сульфированному сополимеру стирола, акриловой кислоты и диаллилового эфира ди- оксидифенилсульфона, который может быть использован в качестве рН-индикатора для визуального контроля концентрации ионов водорода.

Известен полимерный рН-индикатор на основе сополимера стирола и дивинилбен- зола, получаемый обработкой последнего раствором низкомолекулярного индикатора (фенолфталеин и т.д.) в диметилформамиде и спирте в присутствии катализаторов в течение 8 ч при 90-95°С. Оптимальный диапазон определяемого рН в зависимости от используемой хромогенной группы 1,3-9,2. Время изменения окраски полимерного индикатора 1,2-5 мин.

Недостатком индикатора является низкая скорость изменения окраски и сложность синтеза.

Наиболее близким по технической сущности к сополимеру по изобретению является полимерный рН-индикатор, получаемый

на основе сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, обработкой PCIs в присутствии кислот Льюиса с последующим гидролизом и окислением азотной кислотой, Оптимальный диапазон применения индикатора 8-10 рН. Время изменения окраски индикатора 1,5-2 мин.

Недостатком указанного рН-индикато- ра является также низкая скорость изменения окраски и сложность синтеза.

Цель изобретения - повышение скорости изменения окраски полимерного рН-ин- дикатора в диапазоне 9,5-10,5.

Поставленная цель достигается новым соединением, представляющим собой сульфированный сополимео общей формулы

fCHrCHftCH2-CH)srfCH-CHi}-k ,

но-оо снг

ел

VJ о

:

о N

SO,H

снг -снг-снгде п 68,66-70,11 моль.%

m 26,94-28,25 моль.%

k 2,95-3,09 моль.%.

Сульфокатионит получают сульфированием сополимера стирола, акриловой кислоты и диаллилового эфира диоксидифенилсульфо- на (ДАЭДФС) 92% серной кислотой при 80°С в течение 3 ч. Полученный индикатор имеет в Н+-ор форме желтый цвет, рН 975, в №+- форме - яоко-малиновую окраску, рН 10,5. Время изменения окраски 15-40 с.

В ИК-спектре сульфированного сополимера присутствуют полосы поглощения: Vac-SOz- (сульфоновой группы) - перекрываются с Vac-ЗОзН в виде двугорбой широкой полосы при 1260-1140 , v при 1130 , vmax 0-H при 3450 , VCH2 при 2930 и д СН2 при 740 , v ОС бензольного кольца при 1490 и 1610

см

Присутствуют также полосы поглощения антисимметричных 1260-1140 см и симметричных 1050 и 1015 см валентных колебаний -ЗОг-сульфогруппы, имеются четкие полосы валентных колебаний карбоксильной группы при 1710-1725 . Характер кривой потенциометрического титрования говорит о том, что полученный сульфокатионит представляет собой полифункциональный сильнокислотный ионо- обменник.

Пример 1. В трехгорлую колбу с мешалкой и обратным холодильником помещают 10 г сшитого сополимера стирола, акриловой кислоты и ДАЭДФС состава: стирола - 70 мас.%, акриловой кислоты - 20 мас.%, ДАЭДФС - 10 мас.%, заливают 100 мл 92% серной кислоты. Смесь перемешивают при 80°С в течение 3 ч., затем охлаждают до комнатной температуры, отделяют сополимер, промывают 0,1 Н раствором серной кислоты, затем водой до нейтральной реакции. Полученный рН индикатор в Н+-форме имеет желтый цвет, рН 9,5, в Na+- форме - ярко-малиновую окраску, рН 10,5. Получают сополимер состава: п 68,66, m 28,25, k 3,09 мол.%.

Вычислено, %: С 53,0; Н 4,45; S 14,55; О 28,00.

Найдено, %: С 54,05; Н 4,45; S 13,50; О 28,00.

Пример 2. Все операции проводят аналогично примеру 1, используя сополимер состава: стирол - 71 мас.%, акриловая кислота - 19 мас.%, ДАЭДФС - 10 мас.%. Получают сополимер состава: п - 70,11, m 26,94; k 2,95 мол.%.

Вычислено, %: С 54,02; Н 4,53; S 15,13; 026,32.

Найдено, %: С 54,50; Н 4,55; S 14,23; С 26,72.

Пример 3. Все операции проводят аналогично примеру 1, используя сополи мер состава; стирол-70,5 мас.%, акрилова кислота - 19,5 мас.%, ДАЭДФС - 10 мас.% Получают сополимер состава: п 69,35; m 27,62; k 3,03 мол.%.

Вычислено, %: С 53,45; Н 4,50; S 14,20 027,85

Найдено, %:C54,15;H4,50;S 13,85;027,50

Пример 4. 1г рН-индикатора с

ярко-малиновой окраской, полученного, кан

описано в примере 1, помещают в стеклян

ную трубку длиной 5 см и диаметром 0,5 см

концы закрывают ватными тампонами с

пропускают0,001 Н раствор HCI с помощьк

перистальтического насоса. рН растворе

3,27. Окраска индикатора желтая, время из

менения окраски 40 с.

Пример 5. Аналогично примеру пропускают 0,1 Н раствор HCI, рН 1,0. Окраска индикатора желтая, время изменения окраски 20-30 с.

П р и м е р 6. Аналогично примеру С

пропускают 0,01 Н раствор HCI, рН 2,27 Окраска индикатора желтая, время изменения окраски 30 с,

Пример 7. 1г рН-индикатора пол- ученного, как описано в примере 1, желтогс цвета, помещают в стеклянную трубку длиной 5 см и диаметром 0,5 см, концы закрывают ватными тампонами и пропускают раствор 0,05 Н NaOH с помощью перисталь- тического насоса, рН 11,2, цвет - ярко-мали новый, время изменения окраски 30 с.

Пример 8. Аналогично примеру 6 пропускают5Н NaOH, рН 13,8 цветярко-ма- линовый, время изменения окраски 20 с. Полученный полимерный рН-индикатор

обладает интенсивной яркой окраской, удоб ной для визуального контроля, стабильно / обратимостью цвета в агрессивных средах.

В таблице приведены характеристик сополимера по изобретению и известногс полимерного индикатора.

Формула изобретения

Сшитый серусодержащий сополимер формулы ,

f rCHftCHrCHfefCH-CHU ,

Q СНг

IП

SOuH

55

о

снг -сн2-сн тде л 68,66-70,11 мол.%,

m 26,94-28,25 мол.%, k 2,95-3,09 мол.%,

в качестве рН-индикатора среды для визуального контроля.

Использование: рН-индикатор среды для визуального контроля. Сущность: продукт формулы {СН2(СбН450зН)СН}-4СН2(С02Н)СК1-ЈСН- CH2(Ci4Hi2S04)CH-CH2 k, где п 68,66-70.11 мол.%. m 26,94-28,25 мол.%, к 2,95-3,09 мол.%. Реагент I: сополимер стирола, акриловой кислоты и диаллилового эфира диаок- сидифенилсульфона (70,20 и 10% соответственно). Реагент II: серная кислота. Условия реакции: 80°С, 3 ч. 1 табл.